CN103148387A

CN103148387A - Led灯具

Info

Publication number: CN103148387A
Application number: CN2013100586865A
Authority: CN
Inventors: 李上宾
Original assignee: ANDREA INTERNATIONAL Co Ltd
Current assignee: ANDREA INTERNATIONAL Co Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明是一种LED灯具，该发光二极管结构包括复数LED芯片、一基板、一第一胶体及一第二胶体，该基板具有一凹槽容设有前述LED芯片，并该基板对接一透镜，该第一胶体是设在凹槽与LED芯片间，该第二胶体则设在该透镜与第一胶体之间，并前述第一、二胶体及LED芯片是包覆在该凹槽内，且与该基板及透镜结合一体，所以透过该第一、二胶体，不仅有效增进整体发光(或出光)效率，进而又有效提升散热效率。

Description

LED灯具

本案是申请号为：201010114537.2、申请日为：2010.2.12、发明名称为：《具有发光及散热效率增进的发光二极管结构及LED灯具》的分案申请。

技术领域

本发明是关于一种发光二极管结构及其LED灯具，尤其一种透过一第一胶体设在一基板的凹槽与复数LED芯片间，及一第二胶体设在该基板对接的一透镜与第一胶体之间的结合设计，使得有效增加整体出光效率及散热效率的具有发光及散热效率增进的发光二极管结构及其LED灯具。

背景技术

近年来，随着发光二极管(Light-emittingdiode，以下简称LED)新兴照明产业发展迅速，使LED在亮度、功率、寿命、耗电量、反应速率等方面已经超过或接近传统灯泡的节能光源，以使LED目前已渐渐开始取代传统灯泡，其中以大功率LED在路灯、景观、洗墙、室内照明等领域早已经大量广泛应用。

而目前已在市面上推出单颗大功率LED芯片的最大功率为5瓦(W)，而在路灯等大功率应用领域，通常是上百个大功率LED或者上千个0.1瓦(W)左右低功率封装的LED组合在一起形成一LED模组，来达到所需的光通量及照度，但相对的LED模组的尺寸需较大，且其所需的散热结构设计更为复杂，进而直接限制了它的应用范围。

另外，由于单颗LED封装热阻可以做到小于每瓦摄氏12度，但是因复数颗LED集成后的前述LED模组的热阻却很难控制，使得LED模组内各LED芯片在长时间的工作下，因前述热阻无法稳定的控制，以导致LED芯片的结温超过允许范围而损害LED芯片的性能及缩短寿命，如LED芯片的发光效率降低、发光波长变短等。此外，由于分散的点光源，给具体应用时的外部光学设计会带来很大难度，所以使得很难得到一个理想的光束分布。

并且，由于LED灯具中是利用多颗LED芯片集成所述LED模组作为光源得到了广泛的关注及应用，且其虽具有结构简洁、导热介面少、发光面小且集中及易于配光设计等优点；但由于LED模组的热功率密度大，容易有聚热的效应难以解决，因此LED灯具需考虑LED模组的散热管理，且LED模组在各种不同的应用场合需要不同的配光，如一般常用的LED灯具上加装二次配光透镜，以让整个LED灯具所发出的光能满足设计需求，可是却延伸另一问题，即光在LED模组外部介面及配光透镜内部介面上反射或散射会影响LED灯具的出光效率。

以上所述，习知技术中具有下列的缺点:

1.散热不佳；

2.出光效率不佳；

3.散热面积有限。

因此，有鉴于上述习用品所衍生的各项缺点，本案的发明人遂竭其心智，以从事该行业多年的经验，潜心研究加以创新改良，终于成功研发完成本件“具有发光及散热效率增进的发光二极管结构及其LED灯具”案，实为一具功效增进的创作。

发明内容

故，为有效解决上述的问题，本发明的主要目的，是提供一种通过一第一胶体设在一基板的凹槽与复数LED芯片间，及一第二胶体设在该基板对接的一透镜与第一胶体之间的结合设计，得有效增进整体出光(或发光)效率及散热效率的具有发光及散热效率增进的发光二极管结构。

本发明的次要目的，是提供一种具有增进出光效率及提升散热效果的LED灯具。

本发明的次要目的，是提供一种具有增加散热面积的LED灯具。

为达上述目的，本发明是提出一种具有发光及散热效率增进的发光二极管结构，其包括：复数LED芯片；一基板具有一凹槽，该凹槽容设有该LED(Light-emitting diode)芯片，并该基板对接一透镜；一第一胶体是设在该凹槽与前述LED芯片间；及一第二胶体则设在该透镜与第一胶体间，并所述第一胶体与第二胶体及该LED芯片是包覆在该凹槽内，且与该基板及透镜结合一体，亦此通过本发明的基板、透镜、LED芯片及第一、二胶体的结合一体设计，使得不但有效增加散热效率，更进而有效增加(或提升)出光效率。

本发明另提出一种具有发光及散热效率增进的发光二极管结构，该发光二极管结构包括复数LED芯片、一基板、一第一胶体及一第二胶体，其中该基板端面设有至少一框架，该框架彼此间界定一凹槽，该凹槽是容设有前述LED芯片，并且该基板对接一透镜，而该第一胶体是设在该凹槽内并包覆该LED芯片，该第二胶体则设在该透镜与第一胶体之间，且其位在该框架与第一胶体之上方处，并所述透镜罩盖该框架，以与该基板结合一体，所以通过前述第一、二胶体有效增进整体出光效率及散热效率。

本发明另提出一种LED灯具，是包括一LED模组、一基座及一散热模组，该LED模组包含复数LED芯片、一基板、一第一胶体及一第二胶体，其中该基板具有一凹槽容设复数LED芯片，并该基板对接一透镜，该第一胶体是设在前述凹槽与LED芯片间，该第二胶体则设在该透镜与第一胶体间，而前述基座具有一容置槽，该容置槽容设有LED模组，前述散热模组具有复数导热管穿接该基座，所以通过该第一、二胶体不仅能够增加整体出光及散热效率外，又可透过该等导热管增加整体散热面积及散热效果。

附图说明

图1是本发明的第一较佳实施例的剖面示意图；

图2是本发明的第一较佳实施例的基座立体示意图；

图3是本发明的第一较佳实施例的实施态样示意图；

图4是本发明的第二较佳实施例的剖面示意图；

图5是本发明的第二较佳实施例的另一剖面示意图；

图6是本发明的第三较佳实施例的基座俯视图；

图7是本发明的第四较佳实施例的剖面示意图。

附图标记说明：

1－LED模组；10－LED芯片；11－基板；111－凹槽；112－第一容置部；113－第二容置部；115－框架；13－透镜；131－第一隆起部；132－第二隆起部；133－凹处；14－盖板；141－抵压件；142－穿孔；2－LED灯具；3－固定件；41－第一胶体；42－第二胶体；5－基座；51－细孔；52－容置槽；53－散热鳍片；55－对流孔；56－线路；6－散热模组；61－导热管；8－灯具壳体；9-螺纹部。

具体实施方式

本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。

请一并参阅图1、2、3所示，其分别显示了本发明的具有发光及散热效率增进的发光二极管结构及其LED灯具，在本发明的第一较佳实施例中，该发光二极管结构包括复数LED(Light-emitting diode，发光二极管，简称LED)芯片10、一基板11、一第一胶体41及一第二胶体42，前述基板11是以纯铜材质所制成，且其具有一凹槽111，该凹槽111容设有前述LED芯片10，一透镜13对接该基板11并罩盖在该基板11的凹槽111上方处，与该基板11紧密贴触一起，该透镜13的材质是选择为硅胶、硅树脂、光学PC、玻璃及亚克力其中任一；另者，前述透镜13的折射率小于该第一、二胶体41、42的折射率。

前述第一胶体41是为硅胶，且其是设在该凹槽111与该LED芯片10间，以利用硅胶其自身特性能有效保留原有对可见光谱的高透光率与透明性，及减少了光路中的折射率变化，进而有助于提升LED灯具2整体出光效率，如可提高LED灯具2效率10﹪~20﹪。

前述第二胶体42是选择为透明硅胶及散热液其中任一，若该第二胶体42为散热液时是用以增加发光二极管结构整体的散热效果，以有效降低LED芯片10的温度；若该第二胶体42为透明硅胶时则用以改善LED芯片10发出的白光的色温(color temperature)在不同出光角度上的分布均匀性，且所述透明硅胶的折射率小于1.43。此外，于本较佳实施例，该第二胶体42是以透明硅胶做说明，但并不局限于此，特此说明。

前述第二胶体42设在该透镜13与第一胶体41之间，并与该第一胶体41及该LED芯片10包覆在该凹槽111内，进而与该基板11及透镜13结合一体构成一LED模组1(即所述发光二极管结构)。

前述凹槽111更具有一第一容置部112及一第二容置部113，该第一容置部112是容置有前述LED芯片10与该第一胶体41，该第二容置部113则容置有前述第二胶体42，并相对该第一容置部112；而前述透镜13与基板11间是设有一盖板14，该盖板14的一侧凸伸设有一抵压件141抵压固定在该透镜13上，前述抵压件141是从相对该透镜13方向延伸构成；前述盖板14具有至少一穿孔142供一固定件3(如螺丝)贯穿，并通过该固定件3与基板11锁固一起。

请复参阅图1、2、3所示，前述LED灯具2包括所述LED模组1、一基座5及一散热模组6，该基座5是以纯铜材料所制成，其材料为纯度大于99.9％的铜，并在铜表面镀银，并该基座5具有一容置槽52用以容设该LED模组1，并以表面贴装(或粘着)技术(Surface Mounting Technolegy，简称SMT)，令该LED模组1与该基座5结合成一体。

而前述散热模组6具有复数导热管61，该等导热管61穿接该基座5，以使LED模组1产生的热量经由该基座5传导至该等导热管61，再通过该等导热管61引导至外界热交换，以有效达到绝佳的散热效果。

前述基座5更具有呈蜂窝状的复数细孔51，该等细孔51是形成在该容置槽52的任一侧或多个侧面，并连通该容置槽52，于本较佳实施例，该等细孔51设在所述容置槽52内的周侧及底侧上做说明，但并不局限于此，于本发明实际实施时，亦可依使用需求及LED灯具2空间的设计选择设在该容置槽52内的周侧或底侧上，或是设在该容置槽52内的周侧及底侧上。

该等每一导热管61分别对接该等每一细孔51，且连通各该细孔51与容置槽52；前述容置槽52内设有一第三胶体(图中未示)，该第三胶体是为硅胶，其浸入至该等细孔51及前述导热管61之间，以使该第三胶体从该容置槽52内的各该细孔51浸润至各该导热管61内，以增加该第三胶体与该基座5的接触面积，以有效降低LED模组1在正面的散热路径中的有效热阻，进而扩大传热面积。

请一并参阅图1、3所示，前述导热管61更连接一灯具壳体8，进而与前述基座5结合成一体，当前述LED模组1发出可见光时，伴随LED芯片10的光源产生热量，其中前述光源依序通过该第一胶体41、第二胶体42，并通过前述第一、二胶体41、42自身的特性，来增加发光效率，并在前述光源通过该第二胶体42后，经由该透镜13将光源投射出去外界；

该等LED芯片10所产生的热量，透过该容置槽52内的第三胶体将前述热量分别引导至所述导热管61及基座5上，使得部分热量传导到该基座5上散热，但绝大部分的热量则通过该等导热管61传导到该灯具壳体8上，以透过较大的散热面积来散热，有效增进LED灯具2整体的出光效率，进而达到绝佳的散热效果。

请参阅图4、5所示，是本发明的第二较佳实施例，该发光二极管结构包括复数LED(Light-emitting diode，简称LED)芯片10、一基板11、一第一胶体41及一第二胶体42，前述基板11端面设有至少一框架115（优选地，设有两个或两个以上的框架115）由环氧树脂制成，该框架115彼此间界定一凹槽111，该凹槽111容设有前述LED芯片10，并该基板11对接一呈波浪状的透镜13，该透镜13罩盖并包覆该基板11的框架115，并与该基板11紧密贴触一起；其中该透镜13的材质是选择为硅胶、硅树脂、光学PC、玻璃及亚克力其中任一。

前述第一胶体41是为硅胶，其折射率介于1.43至1.58之间，通过硅胶的特性，除了保留原有对可见光谱的高透光率与透明性，并减少了光路中的折射率变化；该第一胶体41是采用模铸法(Molding)的方式形成在该凹槽111内包覆该LED芯片10。

该第二胶体42是为透明硅胶，用以改善LED芯片10发出的白光的色温(color temperature)在不同出光角度上的分布均匀性，且所述透明硅胶的折射率小于1.43，如应用菲涅尔公式计算，在正入射时，根据前述菲涅尔公式，自然光的反射比由

n=n₂/n₁计算。

而LED胶面折射率1.5～1.58，空气折射率n₂≈1.0，透镜13折射率1.48～1.6；经上述计算后，可知所述第二胶体42的折射率n₄≈1.4。

前述第二胶体42设在该透镜13与第一胶体41之间，并位在该框架115与第一胶体41之上方处，即前述第二胶体42是采用模铸法(Molding)的方式形成在第一胶体41之上方处，且恰位于框架115之中央位置处，并前述透镜13罩盖该框架115，以与该基板11结合一体，以构成一LED模组1(即所述发光二极管结构)。

请复参阅图4、5所示，该透镜13是相对该凹槽111，并具有一第一隆起部131及一第二隆起部132，该第一隆起部131与第二隆起部132之间形成一凹处133；而前述基板11是固设在一由铝材制成的基座5上，且所述基板11与基座5之间的固定方式，是采用表面贴装技术(Surface Mounting Technology，简称SMT)；并前述基座5内埋设有至少一线路56，该每一线路56的一端分别电性连接该基板11，其另一端则电连接该基座5。

将该基座5容置固定在一LED灯具上(图中未示)，当所述LED模组1的LED芯片10发出光源时，前述光源是依序通过该第一胶体41、第二胶体42，并通过前述第一、二胶体41、42的特性，增加发光效率，并在前述光源通过该第二胶体42后，通过该透镜13将光源投射出去外界，以有效提高输出白光的色温及显色系数，进而提升出光效率者。

请参阅图4、6所示，是本发明的第三较佳实施例，该较佳实施例大致与前第二较佳实施例相同，在此不另外赘述相同处，第三较佳实施例的不同处在于：前述基座5更具有复数散热鳍片53及一容置槽52，该等散热鳍片53从该基座5的周侧向外延伸形成，且各个散热鳍片53之间界定有对流孔55，而前述容置槽52是供所述LED模组1容设，当前述LED芯片10发出光源的时候伴随热量的产生，通过该基座5吸收前述热量，并传导至该等散热鳍片53，进而通过该对流孔55与外面的流体进行热交换散热令LED模组1维持在较佳的工作温低(即较低的工作温度)，以有效增进发光效率及散热效果。

请参阅图7所示，是本发明的第四较佳实施例，该较佳实施例大致与前第二较佳实施例相同，在此不另外赘述相同处，第四较佳实施例不同处在于：前述基座5相反该基板11的端面设有一螺纹部9，该螺纹部9的一端固接该基座5，其自由端与匹配对应的一LED灯具(图中未示)相锁合；并且前述每一线路56的一端分别电性连接该基板11，而各线路56的另一端则分别与该螺纹部9一端及其另一端相电性连接。

以上所述，本发明是一种具有发光及散热效率增进的发光二极管结构及其LED灯具，其具有下列优点:

1.具有提升出光(或发光)效率；

2.具有提升散热效果；

3.具有提高输出白光的色温及显色系数；

4.具有增加散热面积。

以上所述，仅为本发明的较佳具体实施例，本发明的特征并不局限于此，任何本领域技术人员在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆应涵盖在以下本发明的权利要求中。

Claims

1.一种LED灯具，其特征在于，包括:

一LED模组，所述LED模组包含复数LED芯片，及一基板具有一凹槽容设有该等LED芯片，并对接一透镜，及一第一胶体与一第二胶体，该第一胶体是设在该凹槽与LED芯片间，该第二胶体则设在该透镜与该第一胶体间；

一基座，具有一容置槽以容设该LED模组；及

一散热模组，具有复数导热管穿接该基座。

2.根据权利要求1所述的LED灯具，其中该基座还具有呈蜂窝状的复数细孔，其贯通形成在该容置槽的任意一侧或多个侧面上，并该导热管对接该细孔，且连通该细孔与该容置槽。

3.根据权利要求2所述的LED灯具，其中该容置槽内设有一第三胶体浸入至该等细孔及前述导热管之间。

4.根据权利要求3所述的LED灯具，其中该第三胶体是为硅胶。

5.根据权利要求1所述的LED灯具，其中该导热管与基座间设有一灯具壳体，该等导热管贯穿该基座及灯具壳体结合一体。